Задача 11-3 (автор – Лебедева О. К.) 





Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Задача 11-3 (автор – Лебедева О. К.)



1. Твёрдое кристаллическое вещество с резким запахом, умеренно растворяющееся в воде и хорошо – в растворах щелочей, используемое в медицине как антисептическое средство, может относиться к классам органических кислот или фенолов. По способу получения и качественным реакциям с хлоридом железа и бромом вещество Х относится к классу фенолов. Для получения Х использовалась незамещённая бензолсульфокислота, следовательно Х является феноломC 6 H 5 OH.

2. Реакции (1), (2) и (4) хорошо известны.

C6H5SO3Na + 2NaOH = C6H5ONa + H2O + Na2SO3                                                  (1)

C6H5ONa + H2SO4 = C6H5OH + NaHSO4                                                                                        (2)

Реакция (3) представляет собой реакцию обмена атомов хлора в хлориде железа на остатки фенолят-иона. Хотя соляная кислота более сильная, чем фенол, образование комплексного соединения приводит к вытеснению сильной кислоты из её соли кислотой более слабой. Для комплексных соединений железа характерно координационное число 6. Поэтому формулу продукта можно написать как H3[Fe(C6H5O)6].

6C6H5OH + FeCl3 = H3[Fe(C6H5O)6] + 3HCl                                             (3)

Вещество В содержит 78 % брома. Это больше, чем содержание брома в 2,4,6-трибромфеноле (72,5 %). Если А в условиях реакции не подвергается деструкции, значит В содержит дополнительные атомы брома. Пусть число атомов брома в молекуле В равно 4. Тогда МВ = 320/0,78 = 410. Это соответствует формуле С6Н2Br4O. То есть произошло замещение ещё одного атома водорода на бром. Поскольку В является мягким бромирующим агентом и не даёт характерной окраски с FeCl3, это соединение не является 2,3,4,6-тетрабромфенолом, который, как и любой другой фенол, взаимодействует с FeCl3, но не может выступать как бромирующий агент. Однако в молекуле А есть ещё атом водорода, связанный с атомом кислорода. Поскольку связь O–Br очень слабая, прямое замещение Н на бром при атоме кислорода невозможно. Однако возможна атака брома по уже замещённому пара-положению с отщеплением атома водорода фенольной группы и образованием соединения, имеющего так называемую хиноидную структуру.

3. Рассчитаем соотношение фенола и гипохлорита натрия, взятых для анализа. В 2 мл аликвоты раствора фенола (PhOH) содержится m(PhOH) = (0,5·2)/100 = 0,01 г PhOH, что соответствует ν(Ph) = 0,01/94 ≈ 0,0001моль. Массовая доля хлора в NaClO составляет ω(Cl) = 35,5/74,5 = 0,48. В 0,05 мл NaClO содержится с учётом массовой доли хлора m(Cl) = (0,05·3)/100 = 0,0015г (Cl). Это соответствует m(NaClO) = 0,0015/0,48 = 0,003125г, что соответствует ν(NaClO) = 0,003125/74,5 = 4,2·10–5 моль. Значит, фенол по отношению к NaClO находится почти в двукратном избытке. Содержание кислорода в самом феноле равно 17,0 %. Увеличение содержания кислорода почти в два раза (с 0,170 до 0,302) при окислении фенола гипохлоритом, свидетельствует о том, что вещество С содержит два атома кислорода (на 6 атомов углерода). Напротив, D снова содержит один атом кислорода на 6 атомов углерода. Если считать, что вещество D по-прежнему содержит именно 6 атомов углерода, можно определить M(D).M(D) = 16/0,149 = 107. После вычета массы 6 атомов углерода и одного атома кислорода остаётся 19. Эта масса образована атомами водорода и ещё какого-то элемента. Поскольку реакцию окисления проводят в растворе аммиака, этим элементом должен быть азот. То есть молекулярная формула D – C6H5NO. Аналогичный расчёт не даёт подходящего ответа для соединения Y при условии, что Y содержит 6 атомов углерода. Но это соединение может содержать 6n атомов углерода (и n атомов кислорода). Проверим этом предположение. При n = 2 M(Y) = 32/0,161 = 199. Из этой величины 144 приходится на 12 атомов углерода, 32 на два атома кислорода. Тогда на остальные атомы – 23. Следовательно, в молекуле может быть только один атом азота (14) и 9 атомов водорода. Формула Y – C12H9NO2. Учитывая высокую симметрию С (два типа атомов углерода), можно сделать вывод, что окисление фенола в этих условиях протекает следующим образом:

4. Фенол можно получить нагреванием хлорбензола с NaOH. Этот способ, как и получение фенолов из сульфокислот, имеет в основном историческую и теоретическую ценность и сейчас не применяется:

                              С6Н5Cl + NaOH = C6H5OH + NaCl

Фенол образуется из раствора соли фенилдиазония при его хранении при комнатной температуре. Это обычно нежелательный процесс, поэтому такие соли получают при охлаждении.

                              С6Н5N2+ Cl + H2O = C6H5OH + HCl + N2

Фенол получают в промышленности кумольным методом

и прямым окислением бензола закисью азота:

                              С6Н6 + N2O = C6H5OH + N2

Система оценивания:

  1. Формула и название вещества Х – по 1 баллу.                                  2 балла.
  2. 5 уравнений реакций по 2 балла.                                                          10 баллов

В реакции (3) за правильный ответ следует принимать и другие формулы комплексов железа с координационным числом 6, например, [ FeCl 3 ( C 6 H 5 OH )3]).

  1. 3 уравнения реакций по 2 балла.                                                          6 баллов.
  2. Указание реагентов – 1 балл, уравнение реакции – 1 балл               2 балла.

Примечание: баллы ставятся за любой из методов получения фенола,
в том числе и неперечисленный в решении, если он является правильным.

ИТОГО                                                                                     20 баллов





Последнее изменение этой страницы: 2019-12-15; просмотров: 56; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.161.24.9 (0.011 с.)